一、首先，我们需要了解与药物研发密切相关的几种动物实验

1. 药效学实验

• 目的：确定药物的治疗作用及一般药理作用，为新药临床实验提供可靠依据。

• 定义：急性毒性是指24 h内单次或多次大剂量给予某药物所出现的有害作用，亦指机体一次性大剂量接受某种药物后所产生的快速而剧烈的中毒反应，包括死亡效应。

3. 长期毒性实验

• 目的：通过重复的动物实验表征受试药物的毒性作用，预测其可能对人体产生的不良反应，降低临床受试者和药品上市后使用人群的用药风险。

在给药剂量探究中，上述3种实验又有各自的剂量设计原则，如下：

a. 根据文献预估剂量

b. 参考该药物在其他动物身上的使用量

如人与动物的耐受性差异较大，动物的耐受性要比人大，也就是动物的单位体重用药量比人要大。若按单位体重的剂量来算，大鼠、小鼠的等效剂量分别相当于人的6.3倍和9.1倍。如下表为人与大鼠、小鼠按体表面积折算的等效剂量比值：

通过急毒实验的药物的半数致死量LD50的值，可用其1/10、1/20、1/30或1/40等相似剂量作为药效学实验的高、中、低剂量组；原则是药效学实验的剂量不应高于毒理学实验剂量。

若无相应参考，我们可使用初始低剂量，若动物也没有中毒的表现(体重下降、精神不振、活动减少或其它症状)，则可继续按照2倍、3.3倍或者5倍剂量递增，加大剂量。一般2~4次可达到预期剂量；如出现中毒现象，作用也明显，则应减少剂量再次实验。药物的初始剂量一般根据经验确定，且动物种属、给药途径不同，初始剂量也不同，如小鼠口服给药剂量定为10 mg/kg，静脉给药剂量定为1 mg/kg。

急性毒性实验主要是初步估计该药物毒性大小，一般常用于获取测定药物的半数致死量 (LD50)，为药效范围作出参考。测定LD50时的剂量设计主要分为以下两种情况：

通过文献检索，为已知化学类别的受试药物确定预期毒性中值（即该类别其他已知化合物的LD50），然后以此值为中间剂量，按一定的组间距（i 值，剂量的对数差值）（剂量组呈等比分布）上下各推两个剂量，作为预实验的剂量分组。

同理，再推算出其他的剂量组即可。如果估计受试药物的致死剂量范围较窄，组间距可适当缩小，i值取0.2，相邻剂量比为1:1.6。

或式中，LD90、LD10或LD100、LD0均为预实验中求得的LD值；i 为组间距；n为剂量组数。上述公式求得的i值加上最低剂量组（第一组可用预实验的LD10或LD0）剂量的对数值即得第二组（次低剂量组）剂量的对数值，以此类推至最高剂量组（n组），求出各值的反对数即得各剂量组的实际剂量数值。

可先通过少量动物的摸索，找出0%及100%估计致死量（及Dmin和Dmax），再求出i值，具体步骤如下：

本法可用较少的动物和药物，确定了Dmax和Dmin后，可按与前述相近的方法求得组间距。更多注意事项及问题请参考袁伯俊、王治乔老师主编的《新药临床前安全性评价与实践》[1]。

长期毒性实验一般至少设高、中、低三个剂量给药组和一个溶媒（或辅料）对照组，必要时还需设立空白对照组或阳性对照组。理论上群体中毒性反应的发生率随着药物在体内暴露量的增加而增加，所以：

下面介绍几种常用的长期毒性实验剂量设计方法[3]：

根据药物急性毒理学实验测定的LD50值决定三个组的剂量。对大鼠而言，高、中、低三个剂量组可使用1/10、1/50、1/100的LD50值；对犬而言，高、中、低三个剂量组可使用1/20、1/25、1/50的LD50值。此法为粗略估计，差异较大，一般只作预测的参考。当急性毒性实验和长期毒性实验为同一种动物时，参考价值相对大一些；反之，如LD50为小鼠，那么在剂量设计时应考虑种属差异，并按照相关折算系数进行校正。

根据药物代谢动力学的实验结果，参照最大有效安全浓度 (MCD)，大鼠的长期毒性实验中，低、中、高三个剂量可分别使用大鼠的1.0 MCD、3.3~6.6 MCD和10~20 MCD；对犬而言，低、中、高三个剂量可分别使用0.5 MCD、1.65~3.3 MCD、5~10 MCD。此法有参考价值，但也要注意动物的异同性，尤其是参考小鼠的药代动力学结果时更应慎重。

根据大鼠急性毒理的最大无症状剂量实验结果，在长期毒理实验设计中，对大鼠而言，高、中、低三个剂量可分别使用1 MTD、1/3 MTD、1/10 MTD作为实验剂量；对犬和猴而言，高、中、低三个剂量可分别使用大鼠的1/2 MTD、1/6 MTD、1/20 MTD作为实验剂量，也可参考犬或猴单次给药的MTD。

根据同类型药物或国外资料或临床拟用剂量推算，一般长期毒性实验时，大鼠高、中、低三个剂量可使用50~100倍、25~50倍、10~20倍的临床剂量作为实验剂量；犬长期毒性实验的高、中、低三个剂量可使用30~50倍、15~25倍、5~10倍的临床剂量作为实验剂量；对猴而言，可采用与狗相近的剂量或者略低于狗的剂量进行实验。此法参考价值较大，也较常用。

根据实验动物与人的等效剂量比值，再按照一定的倍数扩大设计实验剂量。此法参考价值较大，尤其是对抗肿瘤药、镇痛药和外用药更有意义。

从体外细胞试验发现一种药效可观的分子后，我们需要将上述三个实验结合起来，并最终确定合适剂量！新药评价的原则是“安全、有效、可控”，所以一般会以毒性作为首要评价指标，当然药效也十分重要。

2. 进行药效学实验：一般可根据毒性试验的LD50进行设计，可用其1/10、1/20、1/30或1/40等相似剂量作为药效学实验的高、中、低剂量组。观察药效的同时，可以相应地观察一些可能出现的副作用，比如说对造血系统的影响，肝肾毒性灯，为长期毒性实验的观察项目提供一些参考。

当我们进行了上述实验后，一般情况下，合适的给药剂量应该结合长期毒性实验结果。原则是药效的高剂量应低于长期毒性实验的中剂量或低剂量；特殊情况下，药效实验剂量可适当提高，但不应超过长期毒性实验的高剂量。通过逐步缩小范围，这样我们就可以得到安全条件下的最佳药效的给药剂量了。

参考文献：

[2] 周立国. 药物毒理学（第二版）[M]. 北京：中国医药科技出版社, 2009.

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[3] 向明，季晖. 药物毒理学（第三版）[M

• ]. 北京：中国医药科技出版社, 2015.